[사회과학] 자유낙하의 가속도 운동 결과 레포트

자유낙하의 가속도 운동

1. 실험목적

2. 이론 및 원리

3. 실험장치

4. 실험방법

5. 실험 결과

6. 의견 및 토의

1. 실험목적
이 실험의 목적은 Photogate를 통해서 떨어지는 Picket Fence (균등한 간격의 불투명한 밴드의 깨끗한 플라스틱 조각)을 자유낙하 운동이라 가정하고 그 낙하시간을 측정한 중력으로 인한 가속도를 구하는데에 있다.
2. 이론 및 원리
자유낙하 가속도 운동
- 지구표면 가까이에 있는 물체들은 크기와 무게는 다르지만 거의 같은 가속도를 가지고 떨어진다. 이러한 현상은 공기저항이 적은 물체들 일수록 확실하게 나타나는데 이러한 현상은 지구와 물체사이에 중력이라는 일정한 힘이 작용하여 중력 이외의 힘인 마찰력, 공기저항 등이 작용하지 않을 경우에 물체는 오직 중력이라는 일정한 힘의 영향만을 받아 운동하기 때문이다. 그 중에서도 초기속도가 0인 상태로 지상을 향해 낙하하는 물체의 운동을 자유낙하 운동이라고 한다. 지구의 중력가속도를 갖는 등가속도 운동을 하며, 떨어지는 동안의 속도는 중력가속도와 낙하시간의 곱과 같다. 낙하한 거리는 낙하시간의 제곱의 비례한다.

① 자유 낙하 운동 공식

자유낙하운동은 등가속도 운동을 하기 때문에
라는 등가속도 공식에 대입을 할 수 있다. 처음의 위치를 0으로 정한후, 연직 아래 방향을 +로 정한다. 그리고 를 대입하면 다음과 같은 식이 나온다.
v 〓 gt……(i)
s 〓 ½gt2……(ii)
2gh 〓 v2……(iii)
㉠ 높이가 h인 곳에서 낙하할 때 걸린 시간 t
- (ii)에서 t에 대해 풀어주면 된다.
㉡ 높이 h인 곳에서 낙하하여 땅에 떨어지는 순간의 속력 v
- (iii)에서 v에 …

② 지구표면에 있는 모든 물체는 크기와 무게가 다르다. 하지만 거의 같은 가속도를 가지고 떨어진다. (이것은 공기저항이 작은 물체일수록 더욱 확실하게 나타난다.) 지구와 물체 사이에 작용하는 중력의 힘 이외의 힘(공기저항, 등)이 작용하지 않고 중력의 힘만 작용했을 때 일정한 가속도로 운동하게 된다. 이것을 자유낙하운동이라 한다.

① 포토게이트(Photogate)

② 포토게이트 지지대

③ 컴퓨터

④ 피켓 펜스 (Picket Fence)

① Picket Photogate의 위로부터 Picket Fence를 수직으로 떨어질수 있게 포토게이트의 머리를 옆으로 돌려서 수평이 되도록 고정시킨다.

② 포토게이트와 컴퓨터를 연결한다.

③ 포토게이트에 불이 들어와 있는지 확인하고 컴퓨터 초기프로그램을 초기화시킨다.

④ Picket Fence를 수직낙하 시킨다.

⑤ 컴퓨터의 데이터를 관측한다. (이 때, 실험값이 일정한 기울기를 갖는 직선이라면 가속도는 일정한 값이며 이 직선의 기울기가 9.8일 때 Picket Fence는 자유낙하운동을 하였다고 할 수 있다.)

⑥ 실험의 정확성을 위해 5회 정도 반복실험한다.